Устройство для отбора проб атмосферного воздуха в полёте для определения суммарной водности

Авторы патента:

Ионов Алексей Владимирович (RU)

Могильников Валерий Павлович (RU)

Хусаинов Ильдар Рамилевич (RU)

Тахохов Александр Михайлович (RU)

G01N1/22 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2782051:

Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" (RU)

Изобретение относится к технике отбора образцов атмосферного воздуха с борта летательного аппарата (ЛА). Раскрыто устройство для отбора проб атмосферного воздуха в полете для определения суммарной водности, содержащее цилиндрический корпус с установленными на корпусе торцевыми крышками и электромагнитами. При этом торцевые крышки подвижно закреплены на корпусе шарнирами с возможностью их одновременного открывания полностью и обеспечения вырезания цилиндрическим корпусом аликвотной части атмосферного воздуха из набегающего потока воздуха без изменения его состава в ходе отбора, при этом приводами для перемещения крышек служат якоря электромагнитов, соединенные с крышками рычажными механизмами и обеспечивающие герметичность корпуса после отбора пробы путем прижима крышек, дополнительно снабженных герметизирующими амортизирующими прокладками, к цилиндрическому корпусу при отпущенных якорях выключенных электромагнитов за счет давления пружин, установленных в корпусах электромагнитов, и полное открывание крышек при втягивании якорей включенных электромагнитов; также на корпусе установлен инжектор с мембраной для взятия проб воздуха с парами воды для последующего анализа, а на внутренней поверхности цилиндрического корпуса размещены пластинчатый нагревательный элемент и термопара без выступающих за пределы сечения цилиндра элементов для контролируемого перевода всей отобранной воды в парообразное состояние; управление электромагнитами с подпружиненными якорями осуществляется путем подачи электропитания через электрические провода с внешнего пульта. Изобретение обеспечивает повышение точности определения суммарной водности. 1 ил.

Изобретение относится к технике отбора образцов атмосферного воздуха с борта летательного аппарата (ЛА) для исследования на суммарную водность.

Точное знание суммарной водности (суммарное содержание воды в разных агрегатных состояниях) в различных точках атмосферы необходимо для разработки противообледенительных систем и безопасных маршрутов полетов, а также при проведении различных НИР по защите от обледенения и разработке (тарировке) датчиков суммарной водности.

Известно большое количество датчиков суммарной водности и способов ее определения, а именно, патент РФ №2562476 от 10.09.2015 г. «Электротермический способ определения водности воздушного потока», патент РФ №2735908 от 10.11.2020 г. «Самолетный датчик полной водности», патент РФ №2758843 от 02.11.2021 г. «Способ определения основных параметров структуры воздушно-капельных образований облаков и туманов», патент США №7175136 от 13.02.2007 г. «Method And Apparatus For Detecting Conditions Conducive To Ice Formation)) («Способ и устройство обнаружения условий обледенения»), европейский патент ЕР 2117926 от 26.12.2018 г. «Ice Rate Meter With Virtual Aspration» («Измеритель обледенения с виртуальной аспирацией»), авторское свидетельство СССР №1137381 от 29.07.1983 г. «Устройство для определения водности дождя» и другие. Они основаны либо на эффекте охлаждения калиброванной пластины, либо на переводе потока частиц в парообразное состояние и измерении концентрации паров воды в потоке. К их достоинствам можно отнести непрерывность действия, однако их точная калибровка в рамках предлагаемых способов и устройств невозможна и не производится. Точное знание суммарной водности в потоке, набегающем на воздушное судно, которое может быть использовано как для тарировки датчиков, так и самостоятельно для определения реперных значений водности возможно только после правильного отбора пробы воздуха из потока - без изменений его параметров - с последующим анализом на суммарное содержание воды в ней.

Известны устройства для отбора и хранения проб воздуха в виде стеклянных неградуированных газовых пипеток с двумя одноходовыми кранами, выполненных по ГОСТ 18954-73 «Прибор и пипетки стеклянные для отбора и хранения проб газа».

Аналогичные устройства выполняются в виде канистр, описанных в стандарте ASTM (2021): «Standard Test Method for Determination of Volatile Organic Chemicals in Atmospheres (Canister Sampling Methodology)», West Conshohocken, PA, American Society for Testing and Materials (ASTM Standard D5466-21)». При этом канистра с запорным вентилем используется либо предварительно отвакуумированной, либо отбор производится методом газового обмена (продувка канистры большим количеством воздуха). Последний вариант для испытаний водности не годится, так как возможны конденсация и замерзание влаги на стенках канистры.

Известен насос-пробоотборник НП-3М (далее - НП-3М), предназначенный для отбора разовых проб газовоздушных смесей с целью последующего определения их химического состава с использованием индикаторных трубок в соответствии с ГОСТ Р 51712-2001, ГОСТ 12.1.014-84, ГОСТ Р 51945-2002. Насос-пробоотборник ручной НП-3М является оригинальной разработкой ЗАО «Крисмас+» и производится по КРМФ.418311.002ТУ, патент РФ №89701 «Ручной насос - пробоотборник» от 10.12.2009 г. К недостаткам такой конструкции можно отнести то, что у насоса отсутствует запорное устройство, и вакуум, создаваемый им, не предназначен для длительного сохранения из-за существенного натекания воздуха по уплотнению поршня.

Известно устройство для отбора проб воды из водоемов в воздухе - патент США №4744256 от 17.05.1988 г. «Airborne Water Sampler Device» («Устройство отбора воды с борта»), представляющий собой цилиндр с одновременно закрывающимися и открывающимися с помощью системы тросов шаровых кранов противоположными отверстиями. Сложная система тросов не позволяет использовать эту конструкцию для отбора пробы воздуха на крыле или внешней обшивке самолета, а шаровые краны нарушают принцип изокинетичности отбора.

Известен контейнер с двойным открыванием для отбора проб жидкости - патент США №7178415 от 29.02.2007 г. «Dual-Opening Sample Containers, Fluid Samplng Device and Method of Using Same» («Контейнеры для пробоотбора с двойными отверстиями, устройство отбора жидкости и способ его использования»). При отборе проб контейнер постоянно открыт, а закрытие с помощью курка осуществляется только после забора (зачерпывания) пробы воды. Внутри пробоотборника по центру находится эластичный элемент (пружина), которая может влиять на состав пробы, изменяя изокинетичность потока. Дистанционное механическое управление (привод курка) не позволяет использовать данное устройство на крыле самолета либо устройство будет слишком усложнено.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству являются металлические вакуумированные емкости с электромагнитными клапанами, собранные по несколько штук в контейнеры. Такие устройства описаны в ведомственной методике №12-16-111, разработанной ОАО «ЛИИ им. М.М. Громова». До настоящего времени именно эти конструкции используют при соответствующих испытаниях. Однако у данных устройств есть существенный недостаток. Вакуумирование емкостей осуществляется в наземных условиях в лаборатории, и вакуум после установки их на борт не контролируется. До начала испытаний по различным причинам проходит достаточно много времени (иногда несколько суток). Контроль вакуума непосредственно перед полетом (наземной гонкой), как правило, невозможен, так как это требует выполнения сложных монтажных работ. Между тем практика показала, что непредсказуемое натекание воздуха в эти емкости вполне возможно, что приводит к искажению (занижению) результатов последующего анализа содержания в них воды. Кроме того затруднено использование принципа изокинетичности отбора, что не гарантирует попадание всей воды в пробоотборник (особенно крупных кристаллов). Такие ошибки удлиняют дорогостоящие испытания авиационной техники.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство, заключается в повышении точности определения суммарной водности за счет замены отбора всасыванием в закрывающуюся емкость отбором методом «вырезания» части воздуха из набегающего потока без изменения его состава.

Для достижения этого технического результата устройство для отбора проб атмосферного воздуха в полете для определения суммарной водности выполнено в виде цилиндрического корпуса с торцевыми крышками и электромагнитами, при этом торцевые крышки, подвижно закрепленные на корпусе шарнирами, могут одновременно полностью открываться, обеспечивая вырезание цилиндрическим корпусом аликвотной части атмосферного воздуха из набегающего потока воздуха без изменения его состава в ходе отбора. Приводами для перемещения крышек служат якоря электромагнитов, соединенные с крышками рычажными механизмами и обеспечивающие герметичность корпуса после отбора пробы путем прижима крышек, дополнительно снабженных амортизирующими прокладками, к цилиндрическому корпусу при отпущенных якорях выключенных электромагнитов за счет давления пружин, установленных в корпусах электромагнитов, и полное открывание крышек при втягивании якорей включенных электромагнитов. Также на корпусе установлен инжектор с мембраной для взятия проб воздуха с парами воды для последующего анализа, а на внутренней поверхности цилиндрического корпуса размещены пластинчатый нагревательный элемент и термопара без выступающих за пределы сечения цилиндра элементов для контролируемого перевода всей отобранной воды в парообразное состояние. Кроме того, управление электромагнитами с подпружиненными якорями осуществляется путем подачи электрического питания через провода с внешнего пульта.

На фиг. 1 представлен эскиз предлагаемого устройства для отбора проб атмосферного воздуха в полете для определения суммарной водности.

Устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит цилиндрический корпус с электромагнитом, приводящим в действие подпружиненный клапан, расположенный перпендикулярно потоку воздуха.

Предлагаемое устройство (см. фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с двумя электромагнитами 2. Электромагниты соединены с пультом управления 3 электрическими проводами 4. К корпусу на шарнирах 5 подвижно крепятся крышки 6 с герметизирующими прокладками 7. Якорь 8 соединен с рычажным механизмом 9 и при выключенном электромагните с помощью пружины 10 обеспечивает постоянное закрытие крышек корпуса. Внутри корпуса расположены плоский нагреватель 11 и датчик температуры 12. Оба закреплены на поверхности и не имеют выступающих деталей, изменяющих аэродинамику потока. Снаружи на корпусе винтом 13 с отверстием крепится мембрана (прокладка) 14.

Работа устройства.

Устройство монтируется на внешней обшивке летательного аппарата, обычно на крыле, параллельно набегающему потоку воздуха и работает следующим образом.

В нерабочем состоянии цилиндрический корпус 1 при выключенных электромагнитах 2 (с пульта 3 через электрические провода 4 не поступает питание) плотно закрыты крепящимися на шарнирах 5 крышками 6 с амортизирующими прокладками 7. При этом якоря 8 электромагнитов через рычажный механизм 9 за счет давления пружин 10, установленных в корпусах электромагнитов, передают усилие закрытия на крышки 6. Для отбора проб на электромагниты 2 с пульта 3 через провода 4 подается электропитание. При втягивании якорей 8 усилие открытия передается через рычажный механизм 9 на крышки 6, что приводит к их повороту на 90° относительно оси корпуса. Через 2-3 секунды питание отключается, и крышки 6 за счет давления возвратных пружин 10 закрывают цилиндр. После отборов воздуха устройства отбора проб демонтируются с борта самолета и поступают в лабораторию, где на нагреватель 11 подается электропитание с контролем температуры по показаниям датчика от 12°С до 100°С. Через отверстие в винте 13 мембрану 14 прокалывают иглой газоплотного шприца, и проба воздуха вводится в испаритель газового хроматографа, где по существующим методикам производится ее точный анализ на содержание паров воды.

При реализации устройства для отбора проб атмосферного воздуха в полете для определения суммарной водности цилиндрический корпус, который располагается по потоку воздуха, может быть выполнен из гидрофобного материала тефлона. Одновременное открытие двух крышек с помощью системы рычагов с электромагнитным приводом обеспечивает при отборе «вырезание» тефлоновым корпусом аликвотной части воздуха, а контролируемый по внутренней термопаре нагреватель позволяет перевести всю отобранную воду внутри пробоотборника в парообразное состояние. Через встроенный в корпус пробоотборника инжектор с резиновой мембраной проба воздуха из отобранного объема легко забирается газоплотным шприцом, после чего анализ на газовом хроматографе обеспечивает определение суммарной водности с высокой точностью, а именно, с погрешностью не более 1%.

Таким образом, в сочетании с непрерывно работающими датчиками общей водности предлагаемое устройство для отбора проб атмосферного воздуха в полете для определения суммарной водности позволяет обеспечить высокую точность измерения общей водности атмосферного воздуха на поверхности воздушного судна.

Устройство для отбора проб атмосферного воздуха в полете для определения суммарной водности, содержащее цилиндрический корпус с установленными на корпусе торцевыми крышками и электромагнитами, отличающееся тем, что торцевые крышки подвижно закреплены на корпусе шарнирами с возможностью их одновременного открывания полностью и обеспечения вырезания цилиндрическим корпусом аликвотной части атмосферного воздуха из набегающего потока воздуха без изменения его состава в ходе отбора, при этом приводами для перемещения крышек служат якоря электромагнитов, соединенные с крышками рычажными механизмами и обеспечивающие герметичность корпуса после отбора пробы путем прижима крышек, дополнительно снабженных герметизирующими амортизирующими прокладками, к цилиндрическому корпусу при отпущенных якорях выключенных электромагнитов за счет давления пружин, установленных в корпусах электромагнитов, и полное открывание крышек при втягивании якорей включенных электромагнитов; также на корпусе установлен инжектор с мембраной для взятия проб воздуха с парами воды для последующего анализа, а на внутренней поверхности цилиндрического корпуса размещены пластинчатый нагревательный элемент и термопара без выступающих за пределы сечения цилиндра элементов для контролируемого перевода всей отобранной воды в парообразное состояние; управление электромагнитами с подпружиненными якорями осуществляется путем подачи электропитания через электрические провода с внешнего пульта.

Изобретение относится к медицине, а именно к клеточной биологии, цитологии, гистологии, и может быть использовано для окрашивания триптаза-позитивных тучных клеток в микропрепаратах тканей с докрашиванием раствором Май-Грюнвальда. Проводят депарафинизацию срезов и их окрашивание иммуногистохимическим методом с использованием моноклональных антител, нанесением вторичных антител, выявляемых реагентом, с последующим гистохимическим окрашиванием раствором Май-Грюнвальда.

Устройство для формирования оптической ловушки с хиральной симметрией // 2781504

Настоящее изобретение относится к области изучения свойств частиц биологической ткани и наночастиц, предназначено для удерживания частиц или манипулирования ими путем создания оптической ловушки (лазерного пинцета) и может быть использовано для связи в оптической вихревой микроскопии. Устройство для формирования оптической ловушки с хиральной симметрией состоит из источника излучения, генерирующего свет, фокусирующего устройства и микрочастицы, расположенной в области сфокусированного излучения, согласно изобретению фокусирующее устройство выполнено в виде диэлектрической частицы из материала, обеспечивающего оптический контраст по отношению к окружающей среде не более 2.1-2.2, имеющей форму правильного гексаэдра, с размерами ребра не менее /2 и не более 5, где - длина волны излучения, и облучаемое по нормали к ее грани излучением с круговой поляризацией.

Способ неинвазивной ранней диагностики поражения коронарного микрососудистого русла у пациентов с необструктивным атеросклерозом коронарных артерий // 2781411

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, терапии, реабилитологии, и может быть использовано для неинвазивной ранней диагностики поражения коронарного микрососудистого русла у пациентов с необструктивным атеросклерозом коронарных артерий. В сыворотке крови больных после выявления необструктивного атеросклеротического поражения коронарных артерий определяют концентрацию растворимого ST2 посредством иммуноферментного анализа.

Способ подготовки продольных срезов зубов для морфологических исследований эмали в растровом электронном микроскопе // 2781330

Изобретение относится к медицине, в частности стоматологии, гистологии, и может применяться для исследования морфологии структурных элементов эмали зуба в продольном направлении в растровом электронном микроскопе. Способ заключается в том, что подготовленный препарат шлифуют на шлифовально-полировальном станке «MP-1BGrinderPolisher» шлифовальными кругами «dexter» зернистостью 800 grit 3 минуты с охлаждением в дистиллированной воде, при этом сошлифовывая 1 мм наружного слоя препарата.

Способ проверки работоспособности блоков мембранного разделения // 2781221

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к процессу мембранного газоразделения. Способ включает размещение мембранного элемента в герметичном корпусе с возможностью прохождения в нем рабочей среды, измерение заданных газоразделительных характеристик и определение заданных параметров.

Устройство пробоподготовки для иммуноферментных исследований // 2781008

Изобретение относится к клинической лабораторной диагностике. Раскрыто устройство пробоподготовки для иммуноферментных исследований, выполненное в виде контейнера прямоугольной формы и состоящее из полки, которая содержит углубления в форме гнезд, при этом полка имеет 136 гнезд, содержащих по два несквозных ступенчатых сопряженных отверстия, диаметры которых между собой соотносятся в пропорции 12,1 к 7,7, при этом 96 гнезд расположены в 8-мь рядов, в каждом из которых 12 гнезд и которые расположены параллельно друг к другу, и перпендикулярно к узким сторонам контейнера в границах прямоугольного контура, за пределами которого расположены в 4 ряда 40 гнезд, причем каждый из 4-х рядов расположен параллельно сторонам прямоугольного контура, при этом 2 ряда, которые расположены параллельно длинной стороне прямоугольного контура, содержат по 12 гнезд, а 2 ряда, которые расположены параллельно короткой стороне прямоугольного контура, содержат по 8 гнезд.

Способ количественного определения алоэнина в свежих листьях алоэ древовидного // 2780977

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности. Раскрыт способ количественного определения алоэнина в свежих листьях алоэ древовидного, заключающийся в получении извлечения из растительного сырья и его последующего анализа методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, при этом экстракцию алоэнина проводят водно-спиртовыми смесями с концентрацией этилового спирта в диапазоне 40-70 % в течение 60 мин при использовании 50 мл экстрагента на 1 г измельченного сырья, хроматографическое разделение осуществляют в изократическом режиме с использованием в качестве подвижной фазы смеси ацетонитрила с 1% раствором уксусной кислоты в воде в соотношении 25 : 75; далее рассчитывают содержание алоэнина Х в процентах в пересчете на абсолютно сухое сырье.

Способ подготовки проб химических реагентов кислотного типа для определения хлорорганических соединений // 2780965

Изобретение относится к аналитической химии. Способ подготовки проб химических реагентов кислотного типа для определения хлорорганических соединений включает отбор пробы химического реагента, получение анализируемого образца для последующего определения содержания хлорорганических соединений, при этом отобранную исследуемую пробу химического реагента помещают в хроматографическую колонку и пропускают ее через слой сорбента, промывают колонку элюентом, в качестве которого используют углеводородный растворитель, полученный элюат последовательно промывают равным объемом раствора щелочи и три раза равными объемами деионизированной воды, отделяют элюат от деионизированной воды и получают анализируемый образец для последующего определения содержания хлорорганических соединений.

Способ диагностики аллергической бронхиальной астмы // 2780687

Изобретение относится к медицине, а именно к молекулярной иммунологии и аллергологии, и может быть использовано для диагностики аллергической бронхиальной астмы. В пробы крови добавляют моноклональные антитела к TNFRI, TNFR2, CD19, CD5, CD4, CD8, CD45RA.

Способ диагностики бактериемии, ассоциированной с грамотрицательными микроорганизмами, у пациентов после трансплантации сердца и легких // 2780662

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике бактериемии, ассоциированной с грамотрицательными микроорганизмами, у реципиентов сердца или легких путем определения уровня экспрессии микроРНК-424 в плазме крови. 5 пр..